一种滩浅海工程地质性质原位综合调查平台制造技术

本发明专利技术公开一种滩浅海工程地质原位综合调查平台，包括平台船、滩浅海触探单元、原位沉积物取样单元、海洋地球物理探测单元和水动力原位观测单元，所述滩浅海触探单元包括滩浅海静力触探装置和滩浅海动力触探装置；所述平台船采用特殊的结构设计，依托搭载多种海洋工程地质测试仪器的平台船，实现对指定海域工程地质性质快速测量，即可以停在水面做一个固定平台，又可以进行跑航测试测流动参数，能够短时间内对同一区域做多种工程地质参数进行测量，实现20m水深范围以浅区域内工程地质条件快速综合的调查，量测参数包括水深、地形地貌、地层结构、原位沉积物土力学参数等，可对测试区域做出更加可靠的工程地质评估，极大的提高了在不同海域测试的效率。

A Platform for in-situ Comprehensive Investigation of Engineering Geological Properties of Shoal and Shallow Sea

The invention discloses a platform for in-situ comprehensive investigation of engineering geology in shoal and shallow sea, which comprises a platform ship, a shoal and shallow sea penetration unit, an in-situ sediment sampling unit, a marine geophysical detection unit and a hydrodynamic in-situ observation unit. The shoal and shallow sea penetration unit includes a shoal and shallow sea static penetration device and a shoal and shallow sea dynamic penetration device; the platform ship adopts a special structural design, and relies on it The platform boat carrying many kinds of marine engineering geological testing instruments can realize the rapid measurement of engineering geological properties of designated sea areas. It can make a fixed platform for stopping at the water surface, and also can test the flow parameters by running. It can measure many engineering geological parameters in the same area in a short time, so as to realize the rapid and comprehensive adjustment of engineering geological conditions in the shallow area within the depth range of 20m. Investigation shows that the measured parameters include water depth, topography, stratigraphic structure, in-situ sediment and soil mechanics parameters, which can make a more reliable engineering geological assessment of the test area and greatly improve the efficiency of testing in different sea areas.

【技术实现步骤摘要】
一种滩浅海工程地质性质原位综合调查平台
本专利技术属于海洋工程地质领域，具体涉及一种滩浅海工程地质性质原位综合调查平台。
技术介绍
滩浅海主要指20米水深范围以浅的沿海滩涂、潮间带和浅海地带，其具有重要的科研、经济与军事价值，不仅是中国石油勘探开发的重要阵地，滩海工程建设基地，也是国家海防设施部署的战略营地。海洋工程地质原位测量是获取工程地质性质最直接最可靠的系统。当前海洋工程地质原位测量技术已经相对成熟，但由于滩浅海特殊的地质条件和环境受波浪和潮汐影响较大，滩浅海的区域存在潮间带，退潮时为滩涂，无法使用船只等其他手段进行工程地质调查，涨潮时较浅，较大船只无法进入此区域进行调查，鲜有针对滩浅海的工程地质性质原位综合测量系统。现有的大部分浅海域测试勘探平台均为桩式设计，能够进行静力触探等定点的勘探调查，比如，申请公布号为【CN107653860A】的专利技术专利公开一种浅海域测试勘探平台，其结构设计虽然稳定性好，但是还是面临传统测量平台设备拆卸组装困难、整体运移和更换勘探地点困难的问题，同时受平台尺寸影响很难搭载多种设备，且仅能进行定点勘察；另外，申请公布号为【CN103469775A】的专利技术专利公开一种水上可移动升降式多功能工作平台，其可以适应水上恶劣风浪条件下的施工，可以根据海洋工程建设的需要很方便的移动到施工位置，并且不受风浪影响，但是，其同样仅能进行静力触探调查，无法对该区域做出综合评价和综合数据的获取。故而，针对现有技术中存在的上述缺陷，亟待提出一种能够在滩浅海区域既进行跑航测试又进行定点测试的综合测量平台。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的上述缺陷，提出一种滩浅海工程地质原位综合调查平台，可对同一滩浅海区域同时进行多参数测量，实现仪器稳定下放回收，降低海况影响，免除了测量平台的组装转移的步骤，而且可短时间对多个海域测量，提高了测量效率。本专利技术是采用以下的技术方案实现的：一种滩浅海工程地质性质原位综合调查平台，包括平台船、滩浅海触探单元、原位沉积物取样单元、海洋地球物理探测单元和水动力原位观测单元，所述滩浅海触探单元包括滩浅海静力触探装置和滩浅海动力触探装置；所述平台船包括船体以及设置在船体上的缆绳、月池、起吊装置、摆臂起吊车和沉积物实验室，月池设置在船体的中间，月池上配设有盖板，起吊装置采用固定式龙门绞车并通过缆绳导向，摆臂起吊车设置在船尾处，在船体的两侧还是设置有托臂，所述平台船用于搭载下放和回收滩浅海触探单元、原位沉积物取样单元、海洋地球物理探测单元和水动力原位观测单元，同时对取样沉积物进行物理力学性质测试，且所述平台船前后抛锚后可静止于海面；所述滩浅海静力触探装置实现对沉积物的强度测试，包括安装框架、贯入单元、控制舱和液压单元，所述贯入单元和液压单元与控制舱电连接，所述液压单元用以为贯入单元提供动力，所述贯入单元包括探杆及探杆升降机构，探杆升降机构与探杆相连，并在控制舱控制下实现探杆的上下移动；所述滩浅海动力触探单元采用自由下落式CPT，自下而上包括数据采集单元、贯入探杆、配重、耐压控制舱及释放器；所述原位沉积物取样单元采用箱式取样器，并基于重力贯入沉积物的方式进行采样；所述海洋地球物理探测单元包括海底地层高分辨率地震探测系统双频测深仪和侧扫声呐，以对测试区域海底地形地貌、地层情况水深情况进行快速、精细化测量；所述水动力原位观测单元包括坐底式观测平台及设置在其上的观测传感器，所述坐底式观测平台包括顶部矩形框架及底部四脚架，所述观测传感器包括自容式波潮仪和海流计。进一步的，所述探杆升降机构包括滑轮机构和贯入油缸，所述滑轮机构包括升降框架、滑轮组和传动钢缆，所述滑轮组包括固定设置在升降框架上部的第一定滑轮、设置在升降框架下部的第二定滑轮以及设置在第一定滑轮和第二定滑轮之间的两组动滑轮，升降框架的两侧设置有滑槽，所述动滑轮可沿所述滑槽上下运动，第一定滑轮与其中一组动滑轮之间通过第一传动钢缆相连，第二定滑轮与另一组动滑轮之间通过第二传动钢缆相连；所述升降框架上还设置有滑轨以及沿所述滑轨上下滑动的导向板，导向板上设置有上夹持气缸，升降框架的下方设置有下夹持气缸，所述上夹持气缸和下夹持气缸用以夹持所述探杆；且第一传动钢缆的一端固定，另一端与导向板的上侧相连，第二传动钢缆的一端固定，另一端与导向板的下侧相连。进一步的，所述船体包括第一水下船体和第二水下船体，第一水下船体和第二水下船体沿平台船长度方向左右对称设置并通过加强架构相连，整个船体采用独特的流线型设计在两个分离的水下船体上部用加强构架连接成一个整体的“船舶”的“双体结构”使其具有一定的抗风能力，能够在一级至三级海况下正常作业，在水深小于1m的潮滩环境下，平台船可用拖车拖动，至目标点，水深大于1m的环境，平台可直接开至目标点，开展沉积物强度原位检测。进一步的，所述船体长20m，宽6m，中间月池尺寸为2.2m×2m，平台船排水量为20吨，吃水1m。进一步的，所述第一定滑轮、第二定滑轮和动滑轮的数量均为两组，且两组第一定滑轮和两组第二定滑轮均水平设置，两组动滑轮上下设置，采用液压驱动滑轮组合的行程放大机构，降低了设备的整体高度，提高了设备在海底的稳定性，最大贯入深度可达20m。进一步的，所述安装框架整体外形设计为六棱柱框架结构，安装框架的侧壁上设有多个通孔，安装框架的整体高度不大于1500mm，更适合滩浅海特殊的工程地质环境，以保障设备整体稳定性。进一步的，所述滩浅海静力触探装置还包括与控制舱电连接的传感器单元和动力电池舱，所述传感器单元包括用以检测静力触探单元下放姿态的姿态传感器和高度计以及检测探杆贯入状态的位移传感器和压力传感器，所述动力电池舱用以为整个装置提供动力电源。进一步的，所述耐压控制舱的外壁上还设置有导流罩，以减少设备在贯入过程中由于水流波浪造成的旋转和倾斜，保证设备垂直贯入海底，获取有效数据。进一步的，所述顶部矩形框架的高度可调，底部四脚架的下端设置有圆盘，圆盘上开设有多个通孔并设有配重，以保证四脚架在海床上的稳定性。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：本专利技术方案依托平台船，搭载多种测量仪器，可短时间对同一区域做多种工程地质参数测量，综合多种参数，能够实现20m水深范围以浅区域内工程地质条件快速综合的调查，量测参数包括水深、地形地貌、地层结构、原位沉积物土力学参数等，可对测试区域做出更加可靠的工程地质评估，极大的提高了在不同海域测试的效率；平台船船体采用独特的流线设计以及在两个分离的水下船体上部用加强构架连接成一个整体的船舶的双体结构，使其具有一定的抗风能力，能够在一级至三级海况下正常作业，极大的降低了海况的测量的影响；另外，结合月池结构设计，可以将静力触探装置垂直下放至水下，不需悬臂吊出，且月池上固定龙门绞车便于安装静力触探探杆及线缆的输送；并且可以在涨潮时进行走航式工程地质调查，退潮时进行定点的调查。其次，与现有的浅海域测试勘探平台相比，其具有可移动、调查面广、获取数据类型丰富等特点，通过调查可以获取调查区域原位土样品和力学参数，能够结合原位样品与水动力观测结果，进行综合评价；该调查平台可广泛应用于滩浅海工程地质勘察与工程设施设计维护，有效降低调查成本、提高调查速率、缩短调查周期。附图说明图1为本专利技术实施例所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滩浅海工程地质性质原位综合调查平台，其特征在于，包括平台船、滩浅海触探单元、原位沉积物取样单元、海洋地球物理探测单元和水动力原位观测单元，所述滩浅海触探单元包括滩浅海静力触探装置和滩浅海动力触探装置；所述平台船包括船体(100)以及设置在船体上的缆绳(102)、月池(103)、起吊装置(104)、摆臂起吊车(105)和沉积物实验室(106)，月池(103)设置在船体(100)的中间，月池(103)上配设有盖板，起吊装置(104)采用固定式龙门绞车并通过缆绳导向，摆臂起吊车(105)设置在船尾处，在船体的两侧还是设置有托臂(107)，所述平台船用于搭载下放和回收滩浅海触探单元、原位沉积物取样单元、海洋地球物理探测单元和水动力原位观测单元，同时对取样沉积物进行物理力学性质测试，且所述平台船前后抛锚后可静止于海面；所述滩浅海静力触探装置实现对沉积物的强度测试，包括安装框架(200)、贯入单元、控制舱(213)和液压单元，所述贯入单元和液压单元与控制舱电连接，所述液压单元用以为贯入单元提供动力，所述贯入单元包括探杆(202)及探杆升降机构，探杆升降机构与探杆(202)相连，并在控制舱控制下实现探杆(202)的上下移动；所述滩浅海动力触探单元采用自由下落式CPT，自下而上包括数据采集单元、贯入探杆、配重、耐压控制舱及释放器；所述原位沉积物取样单元采用箱式取样器，并基于重力贯入沉积物的方式进行采样；所述海洋地球物理探测单元包括海底地层高分辨率地震探测系统双频测深仪和侧扫声呐，以对测试区域海底地形地貌、地层情况水深情况进行快速、精细化测量；所述水动力原位观测单元包括坐底式观测平台及设置在其上的观测传感器，所述坐底式观测平台包括顶部矩形框架及底部四脚架，所述观测传感器包括自容式波潮仪和海流计。...

【技术特征摘要】
1.一种滩浅海工程地质性质原位综合调查平台，其特征在于，包括平台船、滩浅海触探单元、原位沉积物取样单元、海洋地球物理探测单元和水动力原位观测单元，所述滩浅海触探单元包括滩浅海静力触探装置和滩浅海动力触探装置；所述平台船包括船体(100)以及设置在船体上的缆绳(102)、月池(103)、起吊装置(104)、摆臂起吊车(105)和沉积物实验室(106)，月池(103)设置在船体(100)的中间，月池(103)上配设有盖板，起吊装置(104)采用固定式龙门绞车并通过缆绳导向，摆臂起吊车(105)设置在船尾处，在船体的两侧还是设置有托臂(107)，所述平台船用于搭载下放和回收滩浅海触探单元、原位沉积物取样单元、海洋地球物理探测单元和水动力原位观测单元，同时对取样沉积物进行物理力学性质测试，且所述平台船前后抛锚后可静止于海面；所述滩浅海静力触探装置实现对沉积物的强度测试，包括安装框架(200)、贯入单元、控制舱(213)和液压单元，所述贯入单元和液压单元与控制舱电连接，所述液压单元用以为贯入单元提供动力，所述贯入单元包括探杆(202)及探杆升降机构，探杆升降机构与探杆(202)相连，并在控制舱控制下实现探杆(202)的上下移动；所述滩浅海动力触探单元采用自由下落式CPT，自下而上包括数据采集单元、贯入探杆、配重、耐压控制舱及释放器；所述原位沉积物取样单元采用箱式取样器，并基于重力贯入沉积物的方式进行采样；所述海洋地球物理探测单元包括海底地层高分辨率地震探测系统双频测深仪和侧扫声呐，以对测试区域海底地形地貌、地层情况水深情况进行快速、精细化测量；所述水动力原位观测单元包括坐底式观测平台及设置在其上的观测传感器，所述坐底式观测平台包括顶部矩形框架及底部四脚架，所述观测传感器包括自容式波潮仪和海流计。2.根据权利要求1所述的滩浅海工程地质性质原位综合调查平台，其特征在于：所述探杆升降机构包括滑轮机构和贯入油缸(211)，所述滑轮机构包括升降框架(205)、滑轮组和传动钢缆，所述滑轮组包括固定设置在升降框架(205)上部的第一定滑轮(206)、设置在升降框架(205)下部的第二定滑轮(207)以及设置在第一定滑轮(206)和第二定滑轮(207)之间的两组动滑轮(208)，升降框架(205)的两侧设置有滑槽(209)，所述动滑轮(208)可沿所述滑槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾永刚，刘晓磊，段志刚，魏志明，马彬，杨佳，
申请(专利权)人：中国海洋大学，中国人民解放军海军研究院海防工程设计研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37